纤维素乙醇气化发酵研究取得进展

在美国提出的2022年生产1360亿L生物燃料目标计划中,纤维素生物燃料的研发将发挥巨大作用。近10a来,美国俄克拉何马州立大学的生物燃料交叉学科研究小组在纤维素乙醇的气化发酵过程研究中取得了进展。该项工艺主要利用低成本、未处理过的生物质原料,如多年生牧草和作物秸秆,能够获取生物乙醇和其他增值产品。该研究小组正在进行进一步的整体分析研究,     

燃料乙醇的代谢工程研究进展

乙醇是来自可再生资源的最有发展前景的液态燃料,目前采用生物发酵法生产乙醇仍然是最重要的途径。利用代谢工程技术改造乙醇代谢网络、提高乙醇产量是生物工程科学家的研究重点。从扩展代谢途径和构建新的代谢途径等方面全面阐述了代谢工程技术在燃料乙醇生产中的应用。     

酿酒酵母L610利用菊糖生产乙醇发酵条件的研究

以1株能够直接利用菊糖产乙醇的酿酒酵母L610为出发菌株,对其利用菊糖生产乙醇的发酵条件进行了一系列研究。结果表明,L610最适乙醇发酵温度为37℃,且40℃高温发酵对其产乙醇能力无显著影响;L610对酸性发酵环境有良好的耐受性,当发酵液p H值降至3.5时,其糖醇转化率及乙醇产量仍保持较高水平;以0.025~0.10 vvm的通气量通气12 h有利于L610发酵菊糖产乙醇;L610对350 g/L的高浓度菊糖有良好的转化率,乙醇浓度和生产强度分别达到129 g/L和1.35 g/(L·h);当直接以300 g/L菊芋粗粉为唯一底物进行发酵时,L610发酵产乙醇浓度达到89.6 g/L,为理论产量的78.1%。本研究所取得的成果为酿酒酵母一步法发酵菊芋生产乙醇的工业化发展提供参考。     

既向海外发展也在开展大型试验要成为无补助事业尚有若干课题

生物乙醇生产的实证试验 较大规模的生物乙醇实证试验（provingtest）开始以来已过去数年。通过提高原料收集方法和生产技术等的效率,以实现40日元/L（1日元=0．08096元人民币,仅供参考,下同）的低价位目标。     

圆红冬孢酵母利用生物乙醇废水-木薯粉水解液发酵产油

【目的】获得能够高效降解生物乙醇废水化学需氧量(COD)的圆红冬孢酵母菌株,评估废水初始COD浓度对驯化菌株生长的影响,将木薯粉生产微生物油脂和高浓度有机废水降解过程整合,以生物乙醇废水为水源制备生物乙醇废水-木薯粉水解液培养基,明确产油效率高、生物乙醇废水COD降解率高的初始还原糖浓度。【方法】采用在高浓度的生物乙醇废水中进行多次驯化的方法,获得能够适应废水环境的圆红冬孢酵母菌株;采用双酶水解法对加入乙醇废水中的木薯粉进行水解;采用重量法监测生物量浓度变化,采用酸热法提取油脂,重铬酸钾法监测COD,DNS法测定废水还原糖浓度,凯氏定氮法测定总氮,钼酸铵比色法测定总磷。【结果】通过驯化筛选得到一株能耐受高浓度生物乙醇废水的优势菌株Rhodosporidium toruloides D5。以未稀释的废水为培养基,驯化菌株的最终生物量浓度和COD降解率分别为3.8 g/L和75.0%。采用生物乙醇废水-木薯粉水解液发酵时,控制初始还原糖浓度低于30 g/L时,生物量浓度和油脂浓度随初始还原糖浓度的升高而升高,均在120 h时达到最高COD降解率,初始还原糖浓度对达到的最大COD降解率无明显影响,废水N、P去除率分别达到99%和92%以上。【结论】在未经稀释的高浓度生物乙醇废水中可获得较高的生物量浓度;采用高浓度生物乙醇废水-木薯粉水解液培养基发酵产油,初始还原糖浓度为30 g/L,可在保证高油脂产量的同时,实现废水COD的高效降解,有效回收利用废水中残余的N、P源,从而降低微生物油脂生产和废水处理成本,研究结果可为开发廉价微生物油脂生产技术提供有用的参考。     

褐藻制备生物乙醇的生产优化研究

褐藻作为第三代生物乙醇生产原料,以其高碳水化合物含量、生产周期短、不与粮争地的优势逐渐被人们所关注。但是在生物乙醇的实际生产中,低成本基础上乙醇产率的提高一直是亟需解决的问题。主要针对褐藻制备生物乙醇的技术困难,综述了适用于大规模生产生物乙醇的预处理技术和糖化发酵技术的研究进展,并由此展望褐藻制备生物乙醇的研究发展新方向。     

国外科技动态

生产化学品的生物反应器美国科学家Battelle正在研制一种多级流化床(MPFB)生物反应器,这种反应器最终可以生产乙醇、丙酮、乙酸和丁酸。美国能源部资助给这位科学家472,000美元。反应器中固定的细胞或酶与不溶液体混合。液体或溶剂吸收生物化学反应产生的化学品,后者从溶剂中回收,溶剂再循环到反应器中。不断地由反应器中除去产品,可以避免产品集累所引起的抑制作用,从而     

微生物在生物能源生产中的应用(英文)

生物可再生能源是最有前景的石油替代品之一.生物能源的生产原料包括:植物、有机废弃物和微生物.微生物在生物能源生产上有着广泛的应用,利用微生物制备的主要生物能源包括:生物柴油、生物乙醇、生物甲烷等.某些微生物如微藻和真菌可以生产大量油脂,这些油脂可以转化为生物柴油;有些微生物如酵母可以将糖类、淀粉以及纤维素转化为燃料乙醇,添加乙醇的汽油或柴油燃烧排放明显降低;还有些厌氧微生物可以将有机废弃物转化为甲烷,可用做家用燃气、车用燃气或发电.除此之外微生物还具有在生产能源的同时治理环境污染的优势.总之研究开发微生物在生物能源生产中的应用有利于世界可持续发展.     

酿酒酵母木糖转运基因研究进展

由于对全球变暖等日益严重的环境问题的担忧,生产生物乙醇等清洁能源的技术正受到世界各国越来越多的关注。较之以粮食为原料生产乙醇,木质纤维素生产生物乙醇具有更大的发展潜力,因其来源广泛,廉价且可再生。以木质纤维素生产生物乙醇已经取得长足进步,但仍面临几个主要问题,比如天然酿酒酵母不能利用木糖发酵乙醇,木质纤维素酶成本过高,木质纤维素预处理环节成本高等。已经有基因改造的酵母菌株可以利用戊糖和己糖进行生物乙醇生产。然而,这些菌株对木糖的利用效率很低。这主要是因为酿酒酵母缺乏高效的特异性木糖转运基因,木糖运输依赖已糖转运基因。为了提高木糖利用速度,已有不少方法成功应用于构建重组酵母细胞。现对酵母木糖转运基因的最新研究进展进行简要概述。     

菊芋全植株生产燃料乙醇的工艺探讨

<正>菊芋具有耐寒和耐旱等优点,可在非耕地种植,是重要的非粮能源植物,也是生物炼制研究的主要果糖基原料来源。利用菊芋的生物炼制生产生物燃料和生物基化学品具有广阔的发展前景。文章讨论了如何利用菊芋全植株的生物转化进行生物炼制,并重点对利用菊芋生产燃料乙醇的技术路线进行了论述。     

酿酒酵母戊糖转运蛋白及C6/C5共代谢菌株的研究进展

充分利用木质纤维素中的糖分是提高以此类生物质为原料生产二代燃料乙醇经济盈利性的基本要求,也是实现其他生物基化学品规模化生产的基础。传统的乙醇生产微生物酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae具有独特的生产性能及内在优势,是备受关注的底盘细胞,但其不能有效地利用戊糖。利用代谢工程、合成生物学策略,对二代燃料乙醇生产专用酿酒酵母的精准构制持续研究了30余年,已明显改善了其对木糖/葡萄糖的乙醇共发酵能力。近年来关注点集中在早期忽略的限速步骤即糖转运环节的研究上,以期实现不同糖分各行其道、高效专一性转运蛋白各行其责的二代燃料乙醇生产特种酿酒酵母所需的糖转运理想状态。文中主要综述了酿酒酵母戊糖转运蛋白的研究进展,及酿酒酵母的木糖和L-阿拉伯糖代谢工程的研究现状。     

海藻酸转化生物乙醇研究进展

作为第三代生物燃料,大型褐藻类生物质转化燃料乙醇的研究受到广泛的关注。但是,现有的乙醇工业菌株并不能利用褐藻中的主要成分海藻酸,这个问题是海藻生物乙醇实现工业化生产的主要技术难关。近几年随着对海藻酸裂解酶和海藻酸降解菌代谢途径的深入研究,科研人员构建了不同的海藻酸发酵菌株,为高效转化大型海藻生产生物乙醇提供了可行的技术基础。这篇文章对海藻酸资源概况和海藻酸转化生物乙醇存在的科学问题及其研究进展进行了综述。     

纤维素乙醇的生物炼制及研究进展

纤维素乙醇是以农业废弃生物质中的纤维素为主要原料、通过微生物发酵转化而成的生物燃料产品。作为一种绿色可再生替代能源,纤维素乙醇具有显著的能量收益和碳减排效益,对保障我国可持续发展、能源安全以及环境友好意义重大。然而,纤维素乙醇的生物炼制过程面临着难点和挑战。本文围绕纤维素原料及其预处理、纤维素酶水解和纤维素乙醇发酵工艺3个方面,介绍纤维素乙醇生物炼制的工艺流程及特征,剖析纤维素乙醇生产的主要技术瓶颈,并基于菌株抑制物胁迫耐性、碳源利用以及乙醇合成强化3个方面,总结了近年来纤维素乙醇生物炼制的研究进展,最后对纤维素乙醇未来的研究重点和发展前景进行了展望。     

我国秸秆分布情况及转化生产燃料乙醇的研究进展

生物燃料乙醇具有较高的辛烷值和良好的抗爆性,是一种优良的可再生能源,以生物燃料乙醇为代表的生物能源是我国战略性新兴产业。2017年我国印发了《关于扩大生物燃料乙醇生产和推广使用车用乙醇汽油的实施方案》,方案明确指出力争于2025年实现纤维素乙醇的规模化生产。基于我国国情,对我国农业秸秆分布情况进行分析,并对部分国内研究团队在农作物秸秆转化生产燃料乙醇的研究工作进行了综述。     

统合生物工艺与纤维素分解性高温菌乙醇转化的研究进展

生物乙醇是可再生的绿色能源,作为可以完全或部分替代化石能源的新型能源,近年来受到了世界各国的关注.木质纤维素作为生物乙醇的生产原料具有巨大的市场潜力,而统合生物工艺(CBP)能有效降低木质纤维素乙醇的生产成本,为纤维素乙醇的工业化生产提供了新的工艺思路.主要介绍利用高温纤维素分解菌的统合生物工艺策略以及国内外对高温纤维素分解茵代谢工程研究的最新进展.     

世界第一座用废木材生产乙醇的商业化工厂正式投产

2007年1月,位于日本大阪府埽市的世界第一座以废木材为原料．利用转基因大肠杆菌生产乙醇的商业化工厂——“日本生物乙醇关西乙醇制造事业所”举行了开工典礼。日本环境大臣若林出席了此次开工典礼。含3％从废木材中生产的乙醇的汽油将提供给汽车加油站。在原油价格上涨和生物技术革新的背景下,产业化迅猛发展的生物乙醇终于也开始在日本投入了商业化生产。     

世界第一座用废木材生产乙醇的商业化工厂正式投产

2007年1月,位于日本大阪府埽市的世界第一座以废木材为原料．利用转基因大肠杆菌生产乙醇的商业化工厂——“日本生物乙醇关西乙醇制造事业所”举行了开工典礼。日本环境大臣若林出席了此次开工典礼。含3％从废木材中生产的乙醇的汽油将提供给汽车加油站。在原油价格上涨和生物技术革新的背景下,产业化迅猛发展的生物乙醇终于也开始在日本投入了商业化生产。     

美国科研团队用酿酒酵母进行木糖发酵 生物燃料生产效率提高近一倍

正美国威斯康辛大学麦迪逊分校与大湖生物能源研究中心(GLBRC)的科学家于2016年10月15日宣布,使用工程化定向进化技术可使常用的工业酿酒酵母(S.cerevisiae)将植物糖转化为生物燃料的效率提高近一倍。改进后的酵母可以用来提高生产乙醇、特种生物燃料和生物产品的经济性。使用酿酒酵母从纤维素生物质     

Raven公司在美国密西西比州将建纤维素乙醇装置

Raven生物燃料国际公司宣布将在美国密西西比州Gulf Opportunity Zone（GOZone）园区开发建设纤维素乙醇生物炼油厂。该生物炼油厂使用的原料来自当地的木屑和木质废弃物。乙酸计划生产量为12490．5万L／a,预计生产8万m3／a燃料级乙醇和4．5万m3／a特种有机化学品和木质素。     

通气量和菊粉浓度对克鲁维酵母乙醇发酵的影响

马克斯克鲁维酵母能够利用集成生物加工技术发酵菊芋生产乙醇,具有非粮燃料乙醇生产潜力.文中研究了该技术中的两个关键因素(通气量和底物浓度)对于K.marxinaus YX01乙醇发酵过程和菊粉酶活性的影响.研究结果表明,底物浓度对乙醇得率影响不大,底物浓度为250 g/L时,发酵终点乙醇浓度为84.74 g/L,但乙醇得率由低浓度50 g/L的86.4％(理论值),降为84.7％.通气能够加速K.marxinaus YX01的乙醇发酵过程,但降低了乙醇得率,当底物浓度为250 g/L时,乙醇得率由不通气的84.7％降为1.0 vvm时的73.3％.随底物浓度的升高及通气量的降低,K.marxinaus YX01分泌的菊粉酶活力表现出降低的趋势.在不通气及底物浓度为250 g/L时,菊粉酶的活性为6.59 U/mL,而底物浓度50 g/L,通气量1.0 vvm时的酶活力为21.54 U/mL.乙醇发酵过程中的副产物甘油随通气量的降低及底物浓度的升高而增大,而乙酸的浓度随通气量的增大及底物浓度的升高而升高.